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未来明星陶瓷之—氧化锆
2019年10月22日 发布 分类:技术中心 点击量:225
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上面2个闪闪亮的石头,一颗就是“XX恒久远,一颗就破产”的钻石,另外一个颗就是在义乌小商品城中或者十元店里能够大把抓的“水钻”,大读者你们能分的清楚么?欢迎大家踊跃留言。

大家不要疑惑,小编今天不是教大家如何识别钻石真假,而是要跟大家聊一个看似平凡,但却潜力无限的明日之星陶瓷材料:氧化锆。

1.氧化锆VS氧化铝

前面咱们已经讲了氧化铝,这里总结一下者物理特性差别

 

需要说明的是,我们能查到的数据都是在一定条件下(温度,压力,晶型)进行测量的,所以网络的数据仅供参考。如果诸位要使用这类材料,并且对这些材料的某些特性很敏感的时候,务必要你使用的条件下重新测量这个数据。这些前期的投资会让以后的生产加工减少很多干扰因素。但以小编多年从业经验来看,多数企业都不怎么关注这个问题。在选择材料应用的时候,这些网络数据是可以参考。比如氧化锆的熔点就比氧化铝要高出700℃,这意味着如果产品加工过程中存在高于2054℃的条件,那首选材料肯定是氧化锆了。

2. 从大自然中获得氧化锆

锆主要是从含锆的矿石中获得。自然界存在的锆矿石主要有2种,它们长这样↓↓↓

 

          锆英石                斜锆矿

其中锆英石是硅酸锆,氧化锆含量65%左右,是主要的炼锆矿石。另外斜锆矿主要氧化锆,纯度>98%。

我国目前90%的锆矿需要进口。(天朝上国,地大物博这些话见鬼去吧)。顺便说一句,我国在矿业资源上是一个相对贫乏的国家,锆矿45%投入了建材,卫生陶瓷等行业。而相对高端锆材料不到20%。都再次呼吁行业精英们,好钢用在刀刃上,多向高附加值锆产品进军。

 

如何冶炼氧化锆,粉体圈之前已经有过报道,可打开链接阅读。

http://www.360powder.com/technology_details/index/3314%E3%80%82

3. 氧化锆为何有”明日之星”的潜力?

FRAM(ferroelectric RAM):

目前半导体行业投资主要有两块,一个逻辑芯片,一个存储芯片,其中存储芯片的市场份额远远高于逻辑芯片。常见的存储芯片有两种:一种将DRAM,一种叫SRAM。

1921年有人提出另外一种存储技术(FRAM),直到1993美国Ramtron成功开发出第一款具有4K存储量的FRAM。FRAM技术的优势在于可以极低的功耗来进行存储,随着便携式电子普及,这个优势越来越明显。它的主要原理是采用了一种叫做“铁电效应的材料PZT(铅锆钛陶瓷)。它存储原理在于可以通过电压来修改剩余电场的方向,从而记录01,如下右图

 

PZT其实使一个很好功能材料,但是因为Pb(铅)是一种环境不友好的物质,被很多环保法令禁止使用,所以目前这个技术开发难点就是寻找一种不含铅的铁电陶瓷。通过不懈的努力,目前找到了2种有潜力的材料,一种是氧化铪,一种就氧化锆。这里不必深究其具体原理如何,小编只提供给大家最直接有用的信息(如何切入)

半导体主要使用的是2维的材料主要锆材料如下:

①用于ALD的含锆的有机金属化合物,这个材料的加工工艺就有点像提纯5N氧化铝的制程一样,是由金属与有机物反应生成。目前这个化工过程最大问题就是安全性问题,一般金属有机化合物的脾气都非常暴躁。大家可以感受一下它的“不平凡”。

 

②用于PVD工艺氧化锆靶材。

③用于涂布工艺含锆化合物,这个东西对大家就比较熟悉了,湿法生产氧化锆的过程大多数是使用锆盐与碱反应,但是再半导体中,固体中膜中对金属杂质离子的要求是非常高的,所以多数情况都会选择与ALD类似金属有机化合物来与高纯度溶剂反应生成。

为什么说这个材料是明日之星?便携式电子产品是一个大趋势,便携式是目前最大的挑战在于如何提高产品的续航能力。目前大家主攻的有2个方向,一个是提高电池的能量密度(KW/g),一个是要降低数据处理的功耗(W/Kb),降低功耗最先成功的案例就是当年arm 公司开发的ARM构架与intel的X86构架,台式机不存在功耗问题,所以X86几乎垄断台式机;但是因为ARM的功耗,所以移动式处理器基本都是ARM;FRAM是一个很有希望能够进一步降低功耗的技术。FRAM技术的核心材料:氧化锆,氧化铪。

目前两个材料都有不同的团队在开发,到底那个材料能胜出?估计大家都还猜不到,但是有科学家已经在尝试将两种化合物杂合到一起,实验表现也都不错。

如果大家想继续了解进展,请持续关注粉体圈,静候小编给大家带来新的消息。

千言万语一句话,是时候提前布局文中提到工艺所使用的含锆材料啦~~~

                                      青鸟飞鱼


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